Donut-Festkörperbatterie: Sicher auch bei 80 und 100 Grad?

Donut Lab, die finnische Firma, die Anfang Januar ihre Festkörperbatterie vorstellte, macht weiter mit der Veröffentlichung von unabhängigen Tests ihrer Zelle. Nun widmet sich das VTT-Institut den Eigenschaften bei hohen Temperaturen. Laut Donut Lab belegen die Tests, dass die Donut-Batterie extrem hitzebeständig ist und bei hohen Temperaturen sogar mehr Leistung bietet.

Normale Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigem Elektrolyt fühlen sich bei Raumtemperatur am wohlsten. Bei hohen Temperaturen besteht laut Donut Lab das Risiko, dass die Zellen Schaden nehmen, so dass sich die Lebensdauer verkürzt. Schlimmstenfalls kann die Zelle auch thermisch durchgehen. Da die Donut-Zelle keinen brennbaren Flüssigelektrolyt enthält, ist die maximale Betriebstemperatur höher, erklärt die Firma. Das will sie nun mit neuen Tests belegen. Dabei wurden nun drei Zellen getestet, wie aus dem Prüfbericht hervorgeht. Aus nicht näher erläuterten Gründen entschied man sich allerdings, nur die Ergebnisse einer Zelle zu veröffentlichen. 

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Quelle: Patrick George

Wie bei den Messungen zum Schnellladen wurde die Zelle auf einen Aluminium-Kühlkörper gelegt; diesmal kam jedoch kein weiterer Alu-Körper darauf, sondern eine 2,4 Kilo schwere Stahlplatte. Das dürfte für mehr Druck sorgen. Dann erfolgte ein Entladetest bei 1C, bis die untere Spannungsgrenze von 2,7 Volt erreicht war, um die Speicherkapazität der Zelle bei Raumtemperatur zu ermitteln. Diese betrug 24,9 Amperestunden. 

Im Anschluss wurde die Zelle wieder aufgeladen, die Temperatur der Prüfkammer auf 80 Grad erhöht und die Zelle für zwei Stunden dort belassen, um Temperaturdifferenzen zu beseitigen. Anschließend wurde der 1C-Entladungstest wiederholt – wieder bis 2,7 Volt erreicht waren. Die Kammer wurde dann auf Raumtemperatur abgekühlt und die Temperatur für eine Stunde stabilisiert. Dann wurde die Batteriezelle wieder auf 4,15 Volt aufgeladen. Nach einer Stunde Pause wurde die Zelle mit 12 Ampere (also 0,5C) bis zum gleichen Abschaltpunkt von 2,7 Volt entladen. Eine ähnliche Prozedur wurde bei 100 Grad durchgeführt, allerdings nur mit 0,5C.

Die Prüfung ergab, dass die Donut-Batterie bei hoher Temperatur mehr Leistung erbringt als bei Raumtemperatur. Bei 80 Grad betrug die Entladekapazität 110 Prozent des Wertes bei Raumtemperatur. Als Grund dafür gibt Donut Lab an, dass der Innenwiderstand der Zelle bei hohen Temperaturen geringer ist, wodurch der Spannungsabfall während der Entladung niedriger ist als bei Raumtemperatur. Die Batterie hat auch nach der Prüfung weiterhin einwandfrei funktioniert, ohne dass sichtbare Veränderungen festgestellt wurden.

Bei 100 Grad betrug die Entladekapazität 107 Prozent der Entladekapazität bei Raumtemperatur. Sie konnte auch wieder auf 4,15 Volt aufgeladen werden und wies dieselbe Ladekapazität wie bei Raumtemperatur auf. Die Batterie und ihre Aktivmaterialien waren auch dann noch voll funktionsfähig, obwohl die Pouch-Zelle ihr Vakuum eingebüßt hatte.

"Die volle Kapazität der Batterie konnte sowohl bei 80 als auch bei 100 Grad Celsius mit hervorragenden Ergebnissen genutzt werden", fasst Donut-Lab-Chefentwickler Ville Piippo die Resultate zusammen. "Eine Entladung mit einer 1C-Entladerate bei 80 Grad und einer 0,5C-Entladerate bei 100 Grad war ohne jegliche Temperaturerhöhung möglich. Die Batterieeigenschaften blieben auch bei 100 Grad unverändert, und nach dem Aufladen funktionierte sie einwandfrei." Dies zeige, dass die Batterie auch hinsichtlich ihrer Sicherheit außergewöhnlich ist.

Wie gehabt, sammelt Donut Lab die Prüfberichte auf der Website I Donut Believe.

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Unter dem Strich

Wir können den Prüfbericht nicht im Detail überprüfen. Nach oberflächlicher Durchsicht wirkt es jedoch, als hätte Donut Lab oder VTT zumindest einen Teil der Kritik berücksichtigt. So ist nun angegeben, dass man drei Zellen getestet hat. Schade nur, dass man nicht auch dokumentiert hat, warum man nur die Ergebnisse einer Zelle veröffentlicht hat. Uns ist auch nicht klar, warum das Entladen bei 100 Grad nur mit 0,5C erprobt wurde und nicht auch mit 1C wie bei 80 Grad. Aber wie bei den Ladetests kann auch hier nur ein Fachmann Genaueres sagen.